Периодический закон Д. Менделеева

Технологическая карта урока

Тема: Периодический закон Д. И. Менделеева.

Цель:

Познакомить с основными сведениями об открытии закона Д. И. Менделеевым, научить давать формулировку периодического закона по Д. И. Менделееву;

Рассмотреть на примере открытия периодического закона становления научной теории, дать представление о попытках классификации химических элементов, их состоятельности;

На основе проблемного подхода формировать у обучающихся чувство гордости за отечественную науку.

Тип урока: комбинированный с использованием ИКТ.

Продолжительность: 45 минут.

Методы: рассказ, беседа, химический эксперимент, решение проблемных вопросов, мультимедийная презентация.

Формы работы: индивидуальная, групповая (работа в парах), фронтальная.

Межпредметные связи; литература, история.

Оборудование: ноутбук, мультимедийный проектор, презентация, видео, периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева.

Участники: обучающиеся 1 группы (1 курс) по профессии «Мастер сельскохозяйственного производства»; Суровцева О. Н. — преподаватель химии.

Ход урока:

I. Организация обучающихся на работу:

знакомство;

определение темы и цели урока (Приложение 1: слайд № 1 и № 2);

составление плана урока (Приложение 1: слайд № 3).

Вступительное слово учителя: «Не в том суть жизни, что в ней есть, Но в вере в то, что в ней должно быть…» сказал когда-то поэт Иосиф Бродский. Как емко и полно отражен в этих словах научный подвиг нашего великого соотечественника Д. И. Менделеева (Приложение 1: слайд № 4). Как, наверное, сложно открыть миру то, что должно быть.

II. Изучение нового материала:

1. Предпосылки открытия.

Естественная классификация химических элементов возникла не сразу. Поиски основы естественной классификации химических элементов и их систематизации начались задолго до открытия Периодического закона. Трудности, с которыми сталкивались естествоиспытатели, которые первыми работали в этой области, были вызваны недостаточностью экспериментальных данных: в начале XIX века число известных химических элементов было ещё слишком мало — около 60, а принятые значения атомных масс многих элементов неточны. К тому времени было получено много новых химических элементов, и возникла острая необходимость в их разделении на классы.

2. Работы предшественников.

И впервые это деление осуществил шведский учёный Йенс Яков Берцелиус (Приложение 1: слайд № 5). В 1814 году он ввёл современное обозначение химических элементов. В период с 1807 по 1818 г. определил атомные массы 45 химических элементов. Предложил в 1816 году одну из первых классификаций химических элементов. Все известные химические элементы Берцелиус разделил на металлы и неметаллы (Приложение 1: слайд № 6). Однако такое деление не явилось полным, группы элементов были переполнены, и не всегда можно было объяснить проявление свойств тех или иных элементов или их соединений.

Вопрос: Ребята, подскажите, пожалуйста, к какой группе элементов нужно отнести хорошо знакомый нам цинк, основываясь на свойствах, которые проявляют его соединения оксид и гидроксид?

*химический эксперимент: взаимодействие гидроксида цинка с кислотой и щёлочью.

Вопрос: Так какими же свойствами обладает полученное вами соединение цинка?

*работа у доски: запись уравнений проделанных реакций.

Zn (OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O.

Zn (OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn (OH)4].

Вопрос: а к какой же группе элементов можно отнести алюминий, который проявляет свойства нехарактерные для металлов?

• *просмотр видеофрагмента «Взаимодействие алюминия с кислотой и щёлочью» (Приложение 1: слайд № 7).
• *работа в тетрадях: запись уравнений химических реакций увиденных в видеофрагменте
• 2Al + 6HCl = 2AlCl3 +3H2
• 2Al + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H2

В 1829 году немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер (1780 — 1849 гг.) предпринял первую значимую попытку систематизации элементов. Он заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы, которые он назвал триадами (Приложение 1: слайд № 8). Сущность предложенного закона триад Дёберейнера состояла в том, что атомная масса среднего элемента триады была близка к полусумме (среднему арифметическому) атомных масс двух крайних элементов триады (Приложение 1: слайд № 9).

В 1862 году (Приложение 1: слайд № 10) французский химик Александр де Шанкуртуа (1819 — 1886 гг.) располагал все известные в то время химические элементы в единой последовательности возрастания их атомных масс и полученный ряд наносил на поверхность цилиндра по линии, исходящей из его основания под углом 45° к плоскости основания (земная спираль). При развертывании поверхности цилиндра оказывалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находились химические элементы со сходными свойствами. Так, на одну вертикаль попадали литий, натрий, калий; бериллий, магний, кальций; кислород, сера, селен, теллур.

В 1864 году англичанин Дж. Ньюлендс сделал попытку сопоставить химические свойства элементов с их атомными массами. Расположив элементы в порядке возрастания их атомных масс (Приложение 1: слайд № 11), Ньюлендс заметил, что сходство в свойствах проявляется между каждым восьмым элементом. Доклад Ньюлендса «Закон октав и причины химических соотношений среди атомных весов» обсуждался на заседании Лондонского химического общества 1 марта 1866 года (Приложение 1: слайд № 12). Дж. Ньюлендс заметил, что если располагать элементы в порядке возрастания их атомного веса, то примерно каждый восьмой элемент является своего рода повторением первого — подобно тому, как нота «до» повторяется в музыкальных октавах через каждые 7 нот (Приложение 1: слайд № 13). Элементы, имеющие одинаковый атомный вес (по данным того времени) помещались под одним номером.

В 1864 году (Приложение 1: слайд № 16) Уильям Одлинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены согласно их атомным весам и сходству химических свойств, не сопроводив её, однако, какими-либо комментариями. В том же 1864 году появилась первая таблица немецкого химика Лотара Мейера; в неё были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное (аналогичное триадам Дёберейнера) изменение атомной массы в рядах сходных элементов. В 1870 году (Приложение 1: слайд № 15) вышла работа Мейера, содержащая новую таблицу под названием «Природа элементов как функция их атомного веса», состоявшая из вертикальных столбцов. Сходные элементы располагались в вертикальных рядах таблицы; некоторые ячейки Мейер оставил незаполненными.

3. Понятие о группах сходных элементов.

Таким образом, при попытке классифицировать химические элементы химики объединяли их согласно их свойствам в отдельные группы.

*работа с учебником: стр. 118 таблица № 16.

Здесь (Приложение 1: слайд № 16) можно выделить группу щелочных металлов, которые при взаимодействии с водой выделяют водород и образуют щёлочи; группу щелочноземельных металлов, соединения которые проявляют основные свойства; группу галогенов с характерными сильными окислительными свойствами и группу инертных газов, которые не образуют соединений, т. е. не проявляют химические свойства.

• 4. Открытие периодического закона.
• * стихотворение (Приложение 1: слайд № 17):

Мир сложен.

Он полон событий, сомнений, И тайн бесконечных, и смелых догадок.

Как чудо Природы.

Является гений И в хаосе этом.

Находит порядок…

Весь мир большой:

Жара и стужа, Планет круженье, свет зари —.

Все то, что видим мы снаружи,.

Законом связано внутри.

Найдется ль правило простое,.

Что целый мир объединит?

Таблицу Менделеев строит.

Природы ищет Алфавит.

Личностные качества: (Приложение 1: слайд № 18) Дмитрий Иванович Менделеев — человек удивительных способностей и титанического трудолюбия, основоположник современной химии. Человек сочетающий в себе энциклопедические знания, талант Учителя (его любили и уважали ученики), прозорливость учёного (открытие периодического закона, химической теории растворов, создатель фундаментального труда — учебника «Основы химии»), патриотизм истинного гражданина своего Отечества (в своих трудах много внимания уделял развитию отечественной промышленности и химизации сельского хозяйства).

Научный подвиг Д. И. Менделеева:

*работа с карточками: решение проблемы — расположить химические элементы в порядке увеличения порядкового номера (красный конверт);

увеличения порядкового номера и относительной атомной массы (жёлтый конверт);

увеличения относительной атомной массы и изменения химических свойств элементов с учётом групп элементов (зелёный конверт).

Вопрос: Уважаемые восьмиклассники, что же вы наблюдаете (Приложение 1: слайд № 19)?

*работа с учебником: стр. 120−121 таблица № 17 (сравнение со своими результатами) Элементы расположены в порядке возрастания порядкового номера;

Элементы расположены в порядке возрастания относительной атомной массы;

Периодическое изменение свойств элементов.

Вопрос: Дорогие первооткрыватели, мы с вами идёт тем же путём, который проложил Дмитрий Иванович Менделеев, к какому открытию пришли вы?

Свойства элементов и их соединений изменяются (Приложение 1: слайд № 20):

металлические свойства ослабевают, неметаллические свойства усиливаются;

оксиды сменяются от основных через амфотерные к кислотным;

гидроксиды сменяются от щёлочей через амфотерные к кислотам.

• 5. Формулировка периодического закона (Приложение 1: слайд № 21):
  • *работа с учебником: стр. 121.

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов (запись в тетрадь).

6. Вопросы возникшие с открытием закона:

В отличие от своих предшественников, Менделеев (Приложение 1: слайд № 22) не только составил таблицу и указал на наличие несомненных закономерностей в численных величинах атомных весов, но и решился назвать эти закономерности общим законом природы. На основании предположения, что атомная масса предопределяет свойства элемента, он взял на себя смелость изменить принятые атомные веса некоторых элементов и подробно описать свойства неоткрытых ещё элементов, тех которые предстоит ещё открыть.

Но у великого автора возникли вопросы (Приложение 1: слайд № 23):

Почему свойства химических элементов, расположенных в порядке возрастания относительных атомных масс, изменяются периодически?

Почему в некоторых случаях надо было отступить от общего принципа и расположить элементы не в порядке возрастания их относительных атомных масс?

• 18Ar (39,948) — 19K (39,098);
• 27Co (58,933) — 28Ni (58,69);
• 52Te (127,60) — 53I (126,904);
• 90Th (232,038) — 91Pa (231,0359) (Приложение 1: слайд № 24).

III. Итог урока: А вот ответить на них вам, ребята, придётся самим на последующих уроках.

Сам Менделеев в очередном издании «Основ химии» отвечает на эти вопросы так: «Периодическая изменяемость простых и сложных тел подчиняется некоторому высшему закону, природу которого, а тем более причину еще нет средств охватить. По всей вероятности, она кроется в основных началах внутренней механики атомов и частиц».

* Итак, мы с вами, попытались открыть периодический закон. Ребята сформулируйте, пожалуйста, его так же как предложил Д. И. Менделеев.

Дорогие друзья, наш урок подошел к концу. Вы сами определили свое место и роль в уроке. Трудом собственного ума и старанием собственной мысли прошли путём, проторенным Д. И. Менделеевым. Мне остается поблагодарить вас за работу и задать домашнее задание (Приложение 1: слайд № 25).

IV. Домашнее задание: п.п. 35, вопросы № 4−5 стр. 122.

• 1. Габриелян О. С. «Химия. 8 класс» (учебник для общеобразовательных учреждений). Издательство «Дрофа», Москва; 2010 г.
• 2. Габриелян О. С. «Химия. 8 класс» (книга для учителя). Издательство «Дрофа», Москва; 2008 г.
• 3. Габриелян О. С. «Тематическое планирование уроков химии. 8 класс». Издательство «Дрофа», Москва; 2008 г.
• 4. Габриелян О. С. «Химия. 11 класс» (учебник для общеобразовательных учреждений). Издательство «Дрофа», Москва; 2005 г.
• 5. Габриелян О. С. «Химия. 11 класс» (книга для учителя, часть I). Издательство «Дрофа», Москва; 2005 г.
• 6. Габриелян О. С., Остроумов И. Г. «Химия» (учебник для профессий и специальностей технического профиля). Издательский центр «Академия», Москва; 2011 г.
• 7. Гузей Л. С., Сорокин В. В., Суровцева Р. П. «Химия. 8 класс» (учебник для общеобразовательных учреждений). Издательство «Дрофа», Москва; 200 г.
• 8. Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия. 8 класс» (учебник для общеобразовательных учреждений). Издательство «Просвещение», Москва; 2010 г.
• 9. Мультимедийное приложение к методическому пособию «Мастер-класс учителя химии. 8−11 классы». Издательство «Глобус»; 2010 г.
• 10. Образовательная коллекция «Самоучитель. Химия для всех — XXI». Фирма «1С», Москва; 2004 г.